Les centrales nucléaires (utilisées à des fins énergétiques, militaires ou scientifiques) sont les sources de rayonnement les plus puissantes qui soient. La radioactivité de leurs cœurs est en effet plusieurs millions de fois supérieure à n’importe quelle autre source de rayonnement artificielle. Les opérations de construction et d’exploitation des centrales nucléaires sont surveillées de près et soumises à des réglementations rigoureuses, mais la probabilité d’un accident, bien qu’infime, existe toujours.
Dans une telle éventualité, le principal danger est encouru par les populations environnantes exposées aux radionucléides rejetés par la centrale dans l’atmosphère – généralement sous forme d’un panache (ou « nuage ») radioactif. Le périmètre de la zone contaminée est délimité en fonction de la quantité de matière radioactive libérée, de la direction et de la vitesse du vent ainsi que des conditions météorologiques (pluie, neige, etc.) susceptibles d’accélérer le dépôt des radionucléides au sol. La contamination peut atteindre un niveau significatif dans un rayon de 30 kilomètres autour du lieu de l’accident.
Les accidents radiologiques peuvent survenir dans les endroits où des matières radioactives sont utilisées, stockées ou transportées : centrales nucléaires, donc, mais aussi hôpitaux, universités, laboratoires de recherche, sites industriels, principaux axes routiers et ferroviaires, terminaux de containers. Des sources radioactives sont souvent utilisées dans les instruments de mesure industriels (hygromètres et densimètres par exemple). Si ces instruments ou d’autres équipements contenant des matières radioactives sont mis au rebut sans précautions ou envoyés pour recyclage comme de la vulgaire ferraille, la source scellée peut être « perdue » et irradier accidentellement ceux qui la trouvent. Ils font partie des contaminants radioactifs les plus fréquents dans les lots expédiés par les ferrailleurs. Une source radioactive fondue en aciérie risque de contaminer le reste du métal, l’équipement et l’installation complète. Surtout, elle peut exposer le personnel et les utilisateurs à des risques de contamination.
Des personnes ont été gravement irradiées après avoir trouvé une source et l’avoir conservée, voire ouverte par curiosité sans être conscientes du danger. Certains satellites emportent des matières radioactives comme source d’alimentation pour les vols longs. Il existe un risque de dispersion de ces dernières en cas d’accident lors du décollage ou de la rentrée dans l’atmosphère.